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摘要:目前,我国桥梁普遍存在一些病害,直接影响桥梁的结构安全和使用寿命,因此,应当加强桥梁的日常养护工作,注重病害的处理,将桥梁病害消灭在萌芽状态,提高桥梁的结构安全和使用寿命,发挥桥梁在我国交通运输中的重要作用。本文主要对桥梁常见的病害及维修加固技术的应用进行了探讨。
Abstract: at present, there are some diseases existing Bridges in our country, directly affect the bridge structure safety and service life, therefore, should strengthen the daily maintenance work of the bridge, pays attention to the treatment of diseases, will bridge diseases in the bud, improve the structure of the bridge safety and service life and play an important role of bridge transportation in our country. In this paper, common diseases of the bridge and the application of maintenance technology are discussed in this paper.
關键词:桥梁病害;维修加固;应用
中图分类号:U41文献标识码: A
Key words: bridge diseases; Maintenance; application
一、桥梁使用过程中常见病害分析与防治措施
1、 基础的沉陷和不均匀沉降
由于地基的密实下沉而引起沉降,这对于任何一座桥梁都是难以避免的,在一定范围内属于正常现象,而超出一定范围则将对桥梁产生有害影响。在软土地基上修建的桥梁基础,由于受到土基压实下沉和底下水位上升的影响,往往还会产生不均匀沉降。
目前,常用的加固方法主要有:扩大基础加固法。将桥梁基础扩大底面积的加固,称为扩大基础加固法。扩大基础底面积应由地基强度验算确定,当地基强度满足要求而仅表现为不均匀沉降变形时,底面积应主要由地基变形计算来选定。增补桩基加固法。在桩式基础的周围补加钻孔桩或打入钢筋混凝土预制桩并扩大原承台,以次提高基础承载力、增加基础稳定性,增补桩基加固基础的优点是不需要抽水筑坝等水下作业,且加固效果明显。其缺点是需搭设打桩架和开凿桥面,对桥头原有架空线路及陆上、水上交通有一定影响。对单排架桩式桥墩采用桩基加固时,如原由桩距较大,可在桩间插桩。先可凿除原有盖梁并浇筑新盖梁,将新旧桩顶连接起来。但此时必须检查盖梁在加桩顶部能否承受与原来方向相反的弯矩,如不能承受则必须加固原有盖梁或浇筑新盖梁。加固原有盖梁时,可再盖梁顶部增设钢筋。当桥台垂直承载力不足时,一般可在台前增加一排桩并浇筑盖梁,以分担上部传来的压力。打桩时,可利用原有桥面做脚手架,在桥面上开洞插桩。增浇的盖梁可单独受力,也可连接在一起,使旧盖梁、旧桩和新桩一起受力。
2、墩台裂缝
现象及原因 ,网状裂缝。此种裂缝多发生在常水位以上墩身的向阳部位,裂缝宽0.1-1.0mm,深1.0-1.5mm,长度不等主要原因是由于混凝土外部水化热和气温的温差,或日气温变化和日照影响而产生物温度拉压力;或是由于混凝土干燥收缩而引起。 从基础向上发展至墩台上部的裂缝;主要原因是基础松软或沉陷不均。墩台身的水平裂缝裂缝呈水平状;原因多为混凝土浇注接缝不良所引起。由支撑垫石从下向上发展的裂缝主要是由于墩台帽在支撑垫石下未布置钢筋所致;也可能是受到过大的冲击力。桥墩墩帽顺桥轴线横贯墩帽的水平裂缝主要由于局部应力所致。因梁和活载的作用力集中的通过支座传至桥墩,使墩顶周围其它部位产生拉应力。双柱式桥墩下承台的竖向裂缝由于桩基下沉不均或局部应力所致。支撑相临不等高墩的盖梁雉墙上的垂直裂缝裂缝多仅次于雉墙棱角部位及中线部位;严重时部分混凝剥落露筋;要是由于局部应力所致。墩台盖梁上自上至下的垂直裂缝其主要原因是桩基下沉不均引起盖梁不均匀受。
处理措施,墩台出现裂缝后,应加强检查和观测。首先应根据裂缝的特征,结合设计、施工资料进行分析,查明裂缝性质、原因及其危害程度,然后再制定应对方案。常用的措施有:钢筋混凝土套箍或护套加固法。如桥梁墩台出现贯通裂缝,位防止裂缝的继续发展,使之能正常使用,可用钢筋混凝土围带或钢箍进行加固,加固时,一般在塘身上中下分设三道围带;其间距应大小而定,一般为墩台高度的1/10 左右,厚度10 采用-20CM。为加强于墩台的连接,应在墩台身内埋设直径10-25MM 的钢销直径的20 倍左右,把钢筋网扣在钢销上,埋钢销的孔蛝要比销径大出15-20MM,先填满销孔再浇注混凝土,同时填塞裂缝。当墩台损坏严重,如有严重裂缝及大面积表面破损、风化和剥落时,则可采用围绕整个墩台设置钢筋混凝土护套的方法进行加固。表面封闭法即采用抹浆。凿槽嵌补、喷浆、填缝的方法使表面裂缝封闭;压力灌浆法即采用水泥灌浆或化学材料灌浆的方法,将浆液灌满结构内部裂缝。表面黏结玻璃布或钢板等材料的方法,既可达到封闭裂缝的目的,又能提高结构的强度和刚度。
3、支座常见病害及处理措施
支座是桥梁上部结构的一个重要组成部分,上部结构的荷载是通过支座传给墩台,它同时还承受温度、风荷载等引起的水平力,因此桥梁中是机械因素很强的构造。
现象,油毛毡支座已损坏(如破裂、掉落、酥烂等),从而失去作用;切线弧形支座滑动面、滚动面生锈,不能转动摆式支座的混凝土摆柱脱皮、露筋或其它异常现象;支座的滑动面不平整,轴承有裂纹、切口,滚轴又偏移和下降;支座螺母松动或螺栓脱落;橡胶支座出现橡胶老化、变质现象,梁丧失自由伸缩能力;支座边翘起、扭曲、断裂;座板贴角焊缝开裂;支座座板混凝土压坏、剥离、掉角。
原因 ,主要包括由于制作、施工质量不好和维护管理不善两的方面原因。座主体为锻铸体,存在气孔、裂缝及损伤等缺陷。焊接施工质量不良。金属支座的防腐蚀、防锈处理不可靠,因而产生腐蚀。支座安装时定位不良。各构件的紧固不良。支承面由于不清扫面积有尘土及杂物,使其功能下降。由伸缩缝处漏出的水或由泄水管溢出的水所引起的腐蚀。对锚固螺栓、安装配件等的松动、脱落置之不理。辊轴
处理措施,支座的修补可大致分为支座主体的修补及支座附近的修补。支座主体的修补方法有更换支座主体、更换或加固破损部分等。一般是采用下述方法进行的。用千斤顶顶起上部主梁面作为临时支承,使支座处于脱空状态来进行修补,完成之后,退回正常位置上。支座附近的修补有支座底盘混凝土剥离和破损的修补或支承边缘距离不足时对桥台或桥墩顶面的加宽。
滚动面不平整,轴承优劣文、切口以及个别辊轴大小不合适时,必须更换;梁支点承压不均时,应进行调整;支座座板翘起等应予更换或补充,焊缝开裂应进行维修加固;如要抬高支座时,可采用捣筑砂浆垫层、加入刚垫板或预制钢筋混凝土块等;油毡支座损坏、掉落不能发挥作用时,摆式支座由脱皮、露筋或其它异常情况发生时,橡胶支座老化、变质、失效时,都须进行调整,加以维修加固;刚辊轴式支座辊轴的实际纵向位移大于允许偏差或有横向位移时,应加以校正。
二、公路桥梁维修加固技术实际应用
1、工程概况
某桥梁位于省道上,其中心桩号为K56+382,桥梁设计全长为121.4 m,桥梁上部结构采取的是1×75 m钢架拱,桥梁下部采取的是组合式桥台,桥台设计标高为13 m,桥梁设计荷载等级为汽车-20,挂车-100。桥梁于2005年投产运行,在桥梁运行过程中,出现了裂缝问题,为保证桥梁质量,满足通行条件,需要采取维修加固措施。
2、公路桥梁维修加固措施
拓宽加固措施,进行拓展加固处理,可以采取就地改建方案。为避免对交通造成影响,采取就地改造需要进行便道修建,从而增加了施工成本,在进行改造的过程中,需要在原桥结构中的上下部构造进行拆除,增加施工费用。但应用就地改建方案后,其桥梁结构较新,桥梁外观较好。应用拓宽加固方案,则不需要进行便道修建,但需要对桥梁交通进行一定限制,这种加固方案可以应用初始墩台,节约施工成本,通过拓宽加固,可以满足桥梁承载及通行要求名,但外观质量偏低。
主梁加固方案,在应用墩顶梁端空间的基础上,布设横向悬臂梁,并在悬臂梁中安装预制微弯板;设计预制人行道梁,并安装于挑梁悬臂;在旧桥面板与人行道梁内侧之间,应用混凝土浇筑工艺,在进行桥面铺装混凝土施工时,进行行车道浇筑;设计钢筋网于铺装层,提高其整体性能;在挑梁顶部中心位置设置桥面伸缩缝,应用聚氨酯材料进行伸缩缝填充,通过这种方式,提高桥梁承载力。
桥台后座加固方案,在桥梁加固中应用桥台后座加固方案,需要将桥台后座中路面进行清除,应用钢筋混凝土单向简支预制板,通过锚固钢筋将简支预制板与两侧墙连接,进行混凝土桥面铺设;在后座填料及钢筋混凝土板之间应预留出一定空隙,从而让桥梁运行中动力荷载直接作用于两侧墙中,增强侧墙摩阻力,实现加固目的。
主拱圈加固方案,通过调查后发现该桥梁中存在着薄弱构件,其横向系数尺寸较小,为此,可以采取措施改变梁截面尺寸,将桥梁拱顶中部分横系梁进行改造,改造为横隔板形式,以此加强桥梁横向联系。因桥梁主拱圈其应力承载较大,容易产生较多结构裂缝,为此,可以针对拱肋等部位,采取钢筋网与混凝土喷射相结合的加固措施,从而提高主拱圈承载力。
桥梁主梁与挂梁正弯矩加固方案,在对桥梁承载极限计算时,如发现在荷载作用下,桥梁主梁截面强度不足,则需要及时采取措施进行加固补强处理。其处理的主要措施为:将桥梁铺装层及油毛毡凿除,并进行打毛作业,在桥面铺装厚度要求下进行钢筋网布设,做好防水混凝土,解决混凝土裂缝问题,并提高其承载力。
3、公路桥梁维修加固的经济效益
在进行质量检查的过程中发现该桥梁存在着较为严重的质量问题,主要表现为混凝土裂缝问题,裂缝多发,桥梁路面受到较为严重的损坏,桥梁结构安全性及应用性能不能满足正常通行条件要求。为此,在该桥梁中采取多种维修加固措施,其设加固处理方法主要包括裂缝处理及破损修复,外包层施工,并设置对拉杆,提高桥梁承载力。在完成桥梁维修加固处理后,通过检验,发现该桥梁承载力获得改善,满足了通行条件,实现了良好的加固效益。
结束语
公路桥梁属于基础性工程,其质量高低直接影响着交通运输效率。公路桥梁在施工过程中或长时间运行的过程中,容易出现一些常见病害,如裂缝问题,钢筋锈蚀问题,严重影响着桥梁承载力,导致桥梁性能下降,为通行带来不安全因素。针对这种问题,需要在保证施工质量的基础上,采取维修加固措施。本文在分析维修加固基本方法的同时,提出维修加固技术方案,结合实际案例,证明了桥梁维修加固可以提高桥梁承载力,延长桥梁使用年限,提高其综合效益。
参考文献
[1]周福森.公路桥梁常见病害分析与维修加固技术实际应用研究[J].科技资讯,2013,34:49+51.
[2]刘飞,刘晓欣.道路桥梁常见病害分析及维修加固技术研究[J].城市建筑,2013,24:297.
[3]姚國志.道路桥梁常见病害分析及维修加固技术[J].产业与科技论坛,2011,21:90.
Abstract: at present, there are some diseases existing Bridges in our country, directly affect the bridge structure safety and service life, therefore, should strengthen the daily maintenance work of the bridge, pays attention to the treatment of diseases, will bridge diseases in the bud, improve the structure of the bridge safety and service life and play an important role of bridge transportation in our country. In this paper, common diseases of the bridge and the application of maintenance technology are discussed in this paper.
關键词:桥梁病害;维修加固;应用
中图分类号:U41文献标识码: A
Key words: bridge diseases; Maintenance; application
一、桥梁使用过程中常见病害分析与防治措施
1、 基础的沉陷和不均匀沉降
由于地基的密实下沉而引起沉降,这对于任何一座桥梁都是难以避免的,在一定范围内属于正常现象,而超出一定范围则将对桥梁产生有害影响。在软土地基上修建的桥梁基础,由于受到土基压实下沉和底下水位上升的影响,往往还会产生不均匀沉降。
目前,常用的加固方法主要有:扩大基础加固法。将桥梁基础扩大底面积的加固,称为扩大基础加固法。扩大基础底面积应由地基强度验算确定,当地基强度满足要求而仅表现为不均匀沉降变形时,底面积应主要由地基变形计算来选定。增补桩基加固法。在桩式基础的周围补加钻孔桩或打入钢筋混凝土预制桩并扩大原承台,以次提高基础承载力、增加基础稳定性,增补桩基加固基础的优点是不需要抽水筑坝等水下作业,且加固效果明显。其缺点是需搭设打桩架和开凿桥面,对桥头原有架空线路及陆上、水上交通有一定影响。对单排架桩式桥墩采用桩基加固时,如原由桩距较大,可在桩间插桩。先可凿除原有盖梁并浇筑新盖梁,将新旧桩顶连接起来。但此时必须检查盖梁在加桩顶部能否承受与原来方向相反的弯矩,如不能承受则必须加固原有盖梁或浇筑新盖梁。加固原有盖梁时,可再盖梁顶部增设钢筋。当桥台垂直承载力不足时,一般可在台前增加一排桩并浇筑盖梁,以分担上部传来的压力。打桩时,可利用原有桥面做脚手架,在桥面上开洞插桩。增浇的盖梁可单独受力,也可连接在一起,使旧盖梁、旧桩和新桩一起受力。
2、墩台裂缝
现象及原因 ,网状裂缝。此种裂缝多发生在常水位以上墩身的向阳部位,裂缝宽0.1-1.0mm,深1.0-1.5mm,长度不等主要原因是由于混凝土外部水化热和气温的温差,或日气温变化和日照影响而产生物温度拉压力;或是由于混凝土干燥收缩而引起。 从基础向上发展至墩台上部的裂缝;主要原因是基础松软或沉陷不均。墩台身的水平裂缝裂缝呈水平状;原因多为混凝土浇注接缝不良所引起。由支撑垫石从下向上发展的裂缝主要是由于墩台帽在支撑垫石下未布置钢筋所致;也可能是受到过大的冲击力。桥墩墩帽顺桥轴线横贯墩帽的水平裂缝主要由于局部应力所致。因梁和活载的作用力集中的通过支座传至桥墩,使墩顶周围其它部位产生拉应力。双柱式桥墩下承台的竖向裂缝由于桩基下沉不均或局部应力所致。支撑相临不等高墩的盖梁雉墙上的垂直裂缝裂缝多仅次于雉墙棱角部位及中线部位;严重时部分混凝剥落露筋;要是由于局部应力所致。墩台盖梁上自上至下的垂直裂缝其主要原因是桩基下沉不均引起盖梁不均匀受。
处理措施,墩台出现裂缝后,应加强检查和观测。首先应根据裂缝的特征,结合设计、施工资料进行分析,查明裂缝性质、原因及其危害程度,然后再制定应对方案。常用的措施有:钢筋混凝土套箍或护套加固法。如桥梁墩台出现贯通裂缝,位防止裂缝的继续发展,使之能正常使用,可用钢筋混凝土围带或钢箍进行加固,加固时,一般在塘身上中下分设三道围带;其间距应大小而定,一般为墩台高度的1/10 左右,厚度10 采用-20CM。为加强于墩台的连接,应在墩台身内埋设直径10-25MM 的钢销直径的20 倍左右,把钢筋网扣在钢销上,埋钢销的孔蛝要比销径大出15-20MM,先填满销孔再浇注混凝土,同时填塞裂缝。当墩台损坏严重,如有严重裂缝及大面积表面破损、风化和剥落时,则可采用围绕整个墩台设置钢筋混凝土护套的方法进行加固。表面封闭法即采用抹浆。凿槽嵌补、喷浆、填缝的方法使表面裂缝封闭;压力灌浆法即采用水泥灌浆或化学材料灌浆的方法,将浆液灌满结构内部裂缝。表面黏结玻璃布或钢板等材料的方法,既可达到封闭裂缝的目的,又能提高结构的强度和刚度。
3、支座常见病害及处理措施
支座是桥梁上部结构的一个重要组成部分,上部结构的荷载是通过支座传给墩台,它同时还承受温度、风荷载等引起的水平力,因此桥梁中是机械因素很强的构造。
现象,油毛毡支座已损坏(如破裂、掉落、酥烂等),从而失去作用;切线弧形支座滑动面、滚动面生锈,不能转动摆式支座的混凝土摆柱脱皮、露筋或其它异常现象;支座的滑动面不平整,轴承有裂纹、切口,滚轴又偏移和下降;支座螺母松动或螺栓脱落;橡胶支座出现橡胶老化、变质现象,梁丧失自由伸缩能力;支座边翘起、扭曲、断裂;座板贴角焊缝开裂;支座座板混凝土压坏、剥离、掉角。
原因 ,主要包括由于制作、施工质量不好和维护管理不善两的方面原因。座主体为锻铸体,存在气孔、裂缝及损伤等缺陷。焊接施工质量不良。金属支座的防腐蚀、防锈处理不可靠,因而产生腐蚀。支座安装时定位不良。各构件的紧固不良。支承面由于不清扫面积有尘土及杂物,使其功能下降。由伸缩缝处漏出的水或由泄水管溢出的水所引起的腐蚀。对锚固螺栓、安装配件等的松动、脱落置之不理。辊轴
处理措施,支座的修补可大致分为支座主体的修补及支座附近的修补。支座主体的修补方法有更换支座主体、更换或加固破损部分等。一般是采用下述方法进行的。用千斤顶顶起上部主梁面作为临时支承,使支座处于脱空状态来进行修补,完成之后,退回正常位置上。支座附近的修补有支座底盘混凝土剥离和破损的修补或支承边缘距离不足时对桥台或桥墩顶面的加宽。
滚动面不平整,轴承优劣文、切口以及个别辊轴大小不合适时,必须更换;梁支点承压不均时,应进行调整;支座座板翘起等应予更换或补充,焊缝开裂应进行维修加固;如要抬高支座时,可采用捣筑砂浆垫层、加入刚垫板或预制钢筋混凝土块等;油毡支座损坏、掉落不能发挥作用时,摆式支座由脱皮、露筋或其它异常情况发生时,橡胶支座老化、变质、失效时,都须进行调整,加以维修加固;刚辊轴式支座辊轴的实际纵向位移大于允许偏差或有横向位移时,应加以校正。
二、公路桥梁维修加固技术实际应用
1、工程概况
某桥梁位于省道上,其中心桩号为K56+382,桥梁设计全长为121.4 m,桥梁上部结构采取的是1×75 m钢架拱,桥梁下部采取的是组合式桥台,桥台设计标高为13 m,桥梁设计荷载等级为汽车-20,挂车-100。桥梁于2005年投产运行,在桥梁运行过程中,出现了裂缝问题,为保证桥梁质量,满足通行条件,需要采取维修加固措施。
2、公路桥梁维修加固措施
拓宽加固措施,进行拓展加固处理,可以采取就地改建方案。为避免对交通造成影响,采取就地改造需要进行便道修建,从而增加了施工成本,在进行改造的过程中,需要在原桥结构中的上下部构造进行拆除,增加施工费用。但应用就地改建方案后,其桥梁结构较新,桥梁外观较好。应用拓宽加固方案,则不需要进行便道修建,但需要对桥梁交通进行一定限制,这种加固方案可以应用初始墩台,节约施工成本,通过拓宽加固,可以满足桥梁承载及通行要求名,但外观质量偏低。
主梁加固方案,在应用墩顶梁端空间的基础上,布设横向悬臂梁,并在悬臂梁中安装预制微弯板;设计预制人行道梁,并安装于挑梁悬臂;在旧桥面板与人行道梁内侧之间,应用混凝土浇筑工艺,在进行桥面铺装混凝土施工时,进行行车道浇筑;设计钢筋网于铺装层,提高其整体性能;在挑梁顶部中心位置设置桥面伸缩缝,应用聚氨酯材料进行伸缩缝填充,通过这种方式,提高桥梁承载力。
桥台后座加固方案,在桥梁加固中应用桥台后座加固方案,需要将桥台后座中路面进行清除,应用钢筋混凝土单向简支预制板,通过锚固钢筋将简支预制板与两侧墙连接,进行混凝土桥面铺设;在后座填料及钢筋混凝土板之间应预留出一定空隙,从而让桥梁运行中动力荷载直接作用于两侧墙中,增强侧墙摩阻力,实现加固目的。
主拱圈加固方案,通过调查后发现该桥梁中存在着薄弱构件,其横向系数尺寸较小,为此,可以采取措施改变梁截面尺寸,将桥梁拱顶中部分横系梁进行改造,改造为横隔板形式,以此加强桥梁横向联系。因桥梁主拱圈其应力承载较大,容易产生较多结构裂缝,为此,可以针对拱肋等部位,采取钢筋网与混凝土喷射相结合的加固措施,从而提高主拱圈承载力。
桥梁主梁与挂梁正弯矩加固方案,在对桥梁承载极限计算时,如发现在荷载作用下,桥梁主梁截面强度不足,则需要及时采取措施进行加固补强处理。其处理的主要措施为:将桥梁铺装层及油毛毡凿除,并进行打毛作业,在桥面铺装厚度要求下进行钢筋网布设,做好防水混凝土,解决混凝土裂缝问题,并提高其承载力。
3、公路桥梁维修加固的经济效益
在进行质量检查的过程中发现该桥梁存在着较为严重的质量问题,主要表现为混凝土裂缝问题,裂缝多发,桥梁路面受到较为严重的损坏,桥梁结构安全性及应用性能不能满足正常通行条件要求。为此,在该桥梁中采取多种维修加固措施,其设加固处理方法主要包括裂缝处理及破损修复,外包层施工,并设置对拉杆,提高桥梁承载力。在完成桥梁维修加固处理后,通过检验,发现该桥梁承载力获得改善,满足了通行条件,实现了良好的加固效益。
结束语
公路桥梁属于基础性工程,其质量高低直接影响着交通运输效率。公路桥梁在施工过程中或长时间运行的过程中,容易出现一些常见病害,如裂缝问题,钢筋锈蚀问题,严重影响着桥梁承载力,导致桥梁性能下降,为通行带来不安全因素。针对这种问题,需要在保证施工质量的基础上,采取维修加固措施。本文在分析维修加固基本方法的同时,提出维修加固技术方案,结合实际案例,证明了桥梁维修加固可以提高桥梁承载力,延长桥梁使用年限,提高其综合效益。
参考文献
[1]周福森.公路桥梁常见病害分析与维修加固技术实际应用研究[J].科技资讯,2013,34:49+51.
[2]刘飞,刘晓欣.道路桥梁常见病害分析及维修加固技术研究[J].城市建筑,2013,24:297.
[3]姚國志.道路桥梁常见病害分析及维修加固技术[J].产业与科技论坛,2011,21:90.